Около Кадзуки Инто, менеджер по разработке автодромов •Oriental Motor USA Corp. ||Поскольку шаговые двигатели запускаются, а затем останавливаются при каждом угле шага, они обеспечивают высокоточный контроль положения. Но то, как они постепенно продвигаются вперед, вызывает вибрацию и шум. Теперь некоторые водители используют передовую электронику для отслеживания и управления током в двигателях, чтобы добиться плавного движения за счет двухфазных микрошаговых установок.
Шаговые двигатели должны работать во всех диапазонах скоростей без вибрации. Но реальные степперы вибрируют при работе на низких, средних и высоких скоростях с помощью так называемого вибрация вращения Это связано с тем, что частота вращения ротора меняется при каждом перемещении на основной угол шага.
Подавление вибрации при вращении на всех этих скоростях является сложной задачей, но некоторые установки используют микрошаг шагового двигателя в качестве первой линии защиты. Помните, что микрошаг — это технология управления, которая разделяет базовый угол шага двигателя путем управления током, протекающим через обмотки двигателя.
Уменьшение угла шага эффективно сводит к минимуму изменение скорости при движении на один шаг вперед, что помогает свести к минимуму вибрацию и жужжание двигателя.
К сожалению, микрошагов часто недостаточно для того, чтобы полностью снизить вибрацию. Итак, одним из новых подходов к подавлению вибрации является регулирование тока. Здесь, в дополнение к микрошагам, микропроцессор отслеживает и управляет отдельными фазными токами с помощью усовершенствованных алгоритмов. Еще больше после прыжка.
Как мы увидим далее, эта конструкция также использует тот факт, что точное регулирование тока, протекающего через обмотки двигателя, может сделать его работу более плавной.
Рассмотрим технологию пятифазного шагового двигателя. Одним из преимуществ таких установок является то, что схемы могут использовать метод определения тока по всем фазам, который одновременно отслеживает токи от всех пяти кабелей к двигателю. Для этого традиционного метода отслеживания входных сигналов двигателя требуется только одна схема обнаружения, поэтому схема проста. Но этот метод не позволяет обнаружить обратный ток, который никогда не проходит через чувствительную цепь. Из-за этого управление током может стать нестабильным, что потребует дополнительных функций драйвера для полного снижения вибрации.
Новые драйверы для подавления вибрации отслеживают отдельные фазы тока для управления током. Они определяют пять различных токов по отдельности — или в версиях драйвера для двухфазного подавления вибрации — четыре различных регулятора тока. Здесь водитель оснащен микропроцессором, работающим по передовым алгоритмам, запрограммированным на максимизацию крутящего момента с коррекцией тока.
Помните, что выходной крутящий момент двигателя пропорционален входному току, когда последний ниже номинального тока. Но подумайте, что происходит, когда ток становится выше.
Здесь привод подает на обмотки ток, который превышает номинальный ток из-за явления магнитного насыщения, вызванного реакцией якоря на магнитный поток. Именно тогда соотношение силы тока и крутящего момента постепенно выходит за рамки своей пропорциональности.
Таким образом, чтобы увеличить выходной крутящий момент двигателя, конструкции механизмов должны эффективно использовать этот диапазон непропорциональной реакции двигателя.
В новых приводах для подавления вибрации применяется метод определения тока по отдельным фазам с использованием микропроцессорной технологии, использующей передовые алгоритмы. Эти настройки сочетают расширенный микрошаг с функциями, обеспечивающими плавный микрошаг на всех скоростях. Кроме того, некоторые драйверы для подавления вибрации предлагают расширенные функции микрошага.
Показательный пример: Одна из фирменных опций для плавного управления обеспечивает хорошую работу с низким уровнем вибрации от микрошагового драйвера нажатием dip-переключателя на печатной плате драйвера. Функция плавного хода автоматически управляет работой микрошагового привода двигателя с тем же ходом и скоростью, что и в режиме полного хода, не заставляя оператора изменять настройки скорости на импульсном входе водителя. Таким образом, функция устраняет необходимость в увеличении импульсов, подаваемых на драйвер.
Обратите внимание, что большинство микрошаговых драйверов обеспечивают разрешение до 0,007°, или 51 200 микрошагов за оборот. Напротив, шаговые приводы с подавлением вибрации, выполненные в виде двухфазных биполярных приводов, автоматически выполняют микрошаг на 0,0008° или до 2048 шагов на полный шаг двигателя на 1,8°. Благодаря включенной функции плавного хода водители значительно улучшают общую производительность во всех диапазонах скоростей, а не только на более низких скоростях, что значительно снижает вибрацию, которая может привести к ошибкам шага. Это дает инженерам-конструкторам более широкое расчетное окно частоты вращения двигателя при заданном уровне производительности.
Другим способом сгладить выходную мощность двигателя является сведение к минимуму пульсаций крутящего момента, которые представляют собой колебания выходного крутящего момента при смене фаз возбуждения. Здесь некоторые алгоритмы корректируют синусоидальный ток, подаваемый в двигатель.
Если бы соотношение тока двигателя и генерируемого крутящего момента имело линейную форму, пульсации крутящего момента не возникали бы из-за изменения тока на каждой фазе в синусоидальную волну.
Однако зависимость между током двигателя и генерируемым крутящим моментом не является линейной. Следовательно, искажение крутящего момента возникает при изменении тока на каждой фазе синусоидальной волны. Это происходит при высоком токе, а это, в свою очередь, вызывает вибрацию. Таким образом, одновременное обеспечение высокого выходного крутящего момента и низкой вибрации требует дополнительного контроля.
Чтобы решить эту проблему, некоторые шаговые приводы с подавлением вибрации соответствующим образом корректируют фазу синусоидального тока, подаваемого на двигатель, известного как управление фазой — или правильно переключать электрические фазы в критические моменты. Это время переключения основано на наиболее распространенных характеристиках шаговых двигателей. Поскольку эти характеристики уникальны для каждого двигателя, в таких приводах используется запатентованная технология фазового регулирования для конкретных размеров двигателя и входных токов для достижения идеальной производительности.
Программа делает это путем сопоставления номинального тока двигателя с током привода. Другими словами, он сопоставляет максимальное значение тока двигателя с максимальным значением драйвера — например, двигатель мощностью 2,8 А с драйвером мощностью 2,8 А. Это фазовое управление исправляет искажение характеристик тока и крутящего момента, таким образом, одновременно снижая уровень вибрации и поддерживая высокий выходной крутящий момент. Это, в свою очередь, повышает точность определения положения стопора.
Активация фазовой коррекции значительно снижает пиковые значения вибрации. Оптимизированный уровень фазовой коррекции зависит от магнитных свойств двигателя, поэтому значение коррекции лучше всего подбирать с учетом конкретных комбинаций двигателя и привода. Вот почему снижение вибрации с помощью этого метода так сильно зависит от правильно подобранных двигателей и приводных устройств.
Oriental Motor USA Corp.
www.orientalmotor.com
Свежие комментарии